BR102019020633A2 - actuation cylinder, hydraulic system, system, turbine-type hydraulic machine, pump or pump-turbine and method for operating an actuation cylinder - Google Patents

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Abstract

cilindro de atuação, sistema hidráulico, sistema, máquina hidráulica do tipo turbina, bomba ou bombaturbina e método para operar um cilindro de atuação a presente invenção descreve, em particular, um cilindro de atuação (10) para controlar o movimento de um anel de vedação (40) de uma máquina hidráulica, o referido cilindro de atuação (10) compreende um corpo (18) formando uma primeira câmara (22) provida de uma primeiro duto (26) e uma segunda câmara (24) provida de um segundo duto (28) que é projetado para receber um fluido de atuação através do referido primeiro duto (26) e do referido segundo duto (28), as referidas câmaras sendo separadas uma da outra por um pistão (20) conectado a uma haste de atuação (14) e capaz de se mover no referido corpo em uma primeira direção, na qual o volume da segunda câmara aumenta enquanto o volume da primeira câmara diminui, e em uma segunda direção, na qual o volume da segunda câmara diminui enquanto o volume da primeira câmara aumenta, sendo o referido pistão provido de uma haste (30) conectada na referida segunda câmara a uma área (20b) do pistão voltada para a referida segunda câmara, tendo a referida área (20b) uma superfície inferior a uma área (20a) do pistão voltada para a primeira câmara.actuation cylinder, hydraulic system, system, turbine-type hydraulic machine, pump or pump and method for operating an actuation cylinder the present invention describes, in particular, an actuation cylinder (10) for controlling the movement of a seal ring (40) of a hydraulic machine, said actuation cylinder (10) comprises a body (18) forming a first chamber (22) provided with a first duct (26) and a second chamber (24) provided with a second duct ( 28) which is designed to receive an actuation fluid through said first duct (26) and said second duct (28), said chambers being separated from each other by a piston (20) connected to an actuation rod (14 ) and able to move in said body in a first direction, in which the volume of the second chamber increases while the volume of the first chamber decreases, and in a second direction, in which the volume of the second chamber decreases while the volume of the p the first chamber increases, said piston provided with a rod (30) connected in said second chamber to an area (20b) of the piston facing said second chamber, said area (20b) having a surface less than an area (20a ) of the piston facing the first chamber.

Description

“CILINDRO DE ATUAÇÃO, SISTEMA HIDRÁULICO, SISTEMA, MÁQUINA HIDRÁULICA DO TIPO TURBINA, BOMBA OU BOMBA-TURBINA E MÉTODO PARA OPERAR UM CILINDRO DE ATUAÇÃO”“OPERATING CYLINDER, HYDRAULIC SYSTEM, SYSTEM, HYDRAULIC MACHINE OF THE TYPE TURBINE, PUMP OR PUMP-TURBINE AND METHOD FOR OPERATING A CYLINDER FOR ACTING

Campo da invenção [001] A invenção refere-se ao campo da indústria hidrelétrica.Field of the invention [001] The invention refers to the field of the hydroelectric industry.

Antecedentes da Invenção [002] Um anel de vedação é um componente mecânico opcional de uma turbina, bomba ou bomba-turbina, usado para isolar a máquina da conduta da água a montante em condições de parada, em manutenção e no caso de falta de fechamento da vedação de postigo ou falha mecânica principal e capaz de cortar o fluxo de passagem.Background of the Invention [002] A sealing ring is an optional mechanical component of a turbine, pump or pump-turbine, used to isolate the machine from the upstream water duct in standstill, maintenance and in the event of failure to close of the wicket seal or main mechanical failure and able to cut the flow of passage.

[003] Um anel de vedação é principalmente um invólucro cilíndrico que se move ao longo de seu eixo longitudinal com um curso fixo de uma posição aberta para uma fechada e, inversamente.[003] A sealing ring is mainly a cylindrical casing that moves along its longitudinal axis with a fixed stroke from an open to a closed position and, conversely.

[004] O curso linear do invólucro cilíndrico é apropriado para a turbina, bomba ou bomba-turbina na qual o anel de vedação está instalado.[004] The linear stroke of the cylindrical casing is suitable for the turbine, pump or pump-turbine in which the seal ring is installed.

[005] Uma solução bem conhecida para operar um anel de vedação é usar vários cilindros hidráulicos distribuídos em torno da circunferência de uma extremidade do anel de vedação, sendo o eixo dos cilindros hidráulicos paralelo ao eixo longitudinal do invólucro cilíndrico.[005] A well-known solution for operating a seal ring is to use several hydraulic cylinders distributed around the circumference of one end of the seal ring, the axis of the hydraulic cylinders being parallel to the longitudinal axis of the cylindrical housing.

[006] Os corpos dos cilindros hidráulicos são apoiados por uma parte estacionária da turbina, bomba ou bomba-turbina e as extremidades das hastes de operação dos cilindros hidráulicos são fixadas à haste circular do invólucro cilíndrico.[006] The hydraulic cylinder bodies are supported by a stationary part of the turbine, pump or pump-turbine and the ends of the operating rods of the hydraulic cylinders are fixed to the circular rod of the cylindrical housing.

[007] Um sistema digital e/ ou hidráulico controla o movimento linear simultâneo das hastes de operação dos cilindros hidráulicos para mover o invólucro cilíndrico, sem oscilação e distorção excessivas, a fim de evitar o encravamento do invólucro cilíndrico nas partes estacionárias próximas e[007] A digital and / or hydraulic system controls the simultaneous linear movement of the operating rods of the hydraulic cylinders to move the cylindrical casing, without excessive oscillation and distortion, in order to avoid the jamming of the cylindrical casing in the nearby and

Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 10/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 10/27

2/11 danificar os cilindros hidráulicos, invólucro cilíndrico e peças estacionárias.2/11 damage the hydraulic cylinders, cylindrical casing and stationary parts.

[008] Geralmente, o anel de vedação é autoclave ou autovedante e dois níveis de pressão diferentes são usados para operar os cilindros.[008] Generally, the seal ring is autoclave or self-sealing and two different pressure levels are used to operate the cylinders.

- um nível de alta pressão para abrir o anel de vedação, porque os cilindros devem operar contra o peso do anel de vedação e a pressão diferencial entre a pressão a montante e a jusante do anel de vedação quando ela estiver fechada;- a high pressure level to open the gasket, because the cylinders must operate against the weight of the gasket and the differential pressure between the pressure upstream and downstream of the gasket when it is closed;

- um nível de baixa pressão para evitar riscos de danificar as peças em movimento descendente quando o anel de vedação está fechando, porque o anel de vedação fecha naturalmente com seu próprio peso e a baixa pressão ajuda o fechamento em caso de ponto de atrito e evita danos mecânicos reduzindo o esforço em caso de bloqueio por elemento externo preso no anel de vedação.- a low pressure level to avoid risks of damaging parts in downward movement when the seal ring is closing, because the seal ring closes naturally with its own weight and low pressure helps the closing in case of friction point and prevents mechanical damage reducing stress in the event of blockage by an external element stuck to the seal ring.

[009] É necessário reduzir as forças ou os esforços aplicados aos cilindros que controlam o anel de vedação.[009] It is necessary to reduce the forces or efforts applied to the cylinders that control the seal ring.

[010] Os sistemas do estado da técnica constroem dois níveis de pressão a partir do sistema hidráulico. Soluções diferentes são possíveis e solicitam muitos componentes para criar os dois níveis de pressão, basicamente usando dois tanques de pressão (um por nível de pressão).[010] State of the art systems build two levels of pressure from the hydraulic system. Different solutions are possible and require many components to create the two pressure levels, basically using two pressure tanks (one per pressure level).

[011] Essas soluções são complicadas, caras e exigem alto nível de manutenção.[011] These solutions are complicated, expensive and require a high level of maintenance.

Descrição Resumida da Invenção [012] A invenção refere-se primeiro a um cilindro que compreende um corpo que forma uma primeira câmara provida de um primeiro duto e uma segunda câmara provida de um segundo duto que é projetado para receber um fluido de atuação através do referido primeiro duto e do referido segundo duto, estando as referidas câmaras separadas uma da outra por umBrief Description of the Invention [012] The invention relates first to a cylinder comprising a body that forms a first chamber with a first duct and a second chamber with a second duct that is designed to receive an actuating fluid through the said first duct and said second duct, said chambers being separated from each other by a

Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 11/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 11/27

3/11 pistão conectado a uma haste de atuação e capaz de se mover no referido corpo em uma primeira direção, na qual o volume da segunda câmara aumenta enquanto o volume da primeira câmara diminui e em uma segunda direção, na qual o volume da segunda câmara diminui enquanto o volume da primeira câmara aumenta, sendo o referido pistão provido de um elemento adicional, por exemplo, uma haste ou um cilindro, na referida segunda câmara.3/11 piston connected to an actuating rod and capable of moving in the said body in a first direction, in which the volume of the second chamber increases while the volume of the first chamber decreases and in a second direction, in which the volume of the second chamber decreases while the volume of the first chamber increases, said piston being provided with an additional element, for example, a rod or a cylinder, in said second chamber.

[013] O referido elemento adicional está conectado na referida segunda câmara a uma área do pistão voltada para a referida segunda câmara, tendo a referida área uma superfície menor que uma área do pistão voltada para a primeira câmara.[013] Said additional element is connected in said second chamber to an area of the piston facing said second chamber, said area having a surface smaller than an area of the piston facing the first chamber.

[014] O referido membro adicional pode ser oco, sendo apenas delimitado por uma parede.[014] Said additional member can be hollow, being limited only by a wall.

[015] Em um cilindro de atuação de acordo com a invenção, o referido elemento adicional, por exemplo a referida haste, se estende acima de um topo do referido corpo através de uma abertura estanque.[015] In an actuation cylinder according to the invention, said additional element, for example said rod, extends above a top of said body through a watertight opening.

[016] A invenção também se refere a um sistema hidráulico, que pode ser implementado no controle do movimento de um anel de vedação de uma máquina hidráulica, o referido sistema hidráulico compreendendo pelo menos um cilindro de atuação de acordo com a invenção e um mesmo circuito hidráulico para alimentar a referida primeira câmara através do referido primeiro duto e a referida segunda câmara através do referido segundo duto com um fluido à mesma pressão.[016] The invention also relates to a hydraulic system, which can be implemented in controlling the movement of a sealing ring of a hydraulic machine, said hydraulic system comprising at least one actuation cylinder according to the invention and the same hydraulic circuit to supply said first chamber through said first duct and said second chamber through said second duct with a fluid at the same pressure.

[017] Um cilindro de acordo com a invenção permite assim o uso de um nível de alta pressão apenas para abertura e fechamento, o que diminui o número de componentes hidráulicos, aumentando a robustez e diminuindo o custo de todo o sistema.[017] A cylinder according to the invention thus allows the use of a high pressure level only for opening and closing, which reduces the number of hydraulic components, increasing the robustness and decreasing the cost of the entire system.

[018] A invenção também se refere a um sistema para controlar o movimento de um anel de vedação, que compreende uma pluralidade de[018] The invention also relates to a system for controlling the movement of a seal ring, which comprises a plurality of

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4/11 cilindros de atuação, cada um de acordo com a invenção.4/11 actuation cylinders, each according to the invention.

[019] A invenção também diz respeito a um sistema para controlar o movimento de um anel de vedação, que compreende uma pluralidade de grupos de cilindros de atuação, cada grupo compreendendo pelo menos:[019] The invention also relates to a system for controlling the movement of a seal ring, which comprises a plurality of groups of actuation cylinders, each group comprising at least:

- um primeiro cilindro de atuação de acordo com a invenção;- a first actuation cylinder according to the invention;

- um segundo cilindro de atuação compreendendo um corpo que forma uma primeira câmara e uma segunda câmara que são projetadas para receber um fluido de atuação, sendo as referidas câmaras separadas uma da outra por um pistão conectado a uma haste de atuação e capaz de mover o referido corpo em uma primeira direção em que o volume da segunda câmara aumenta enquanto o volume da primeira câmara diminui e em uma segunda direção, na qual o volume da segunda câmara diminui enquanto o volume da primeira câmara aumenta;- a second actuation cylinder comprising a body that forms a first chamber and a second chamber that are designed to receive an actuation fluid, said chambers being separated from each other by a piston connected to an actuation rod and capable of moving the said body in a first direction in which the volume of the second chamber increases while the volume of the first chamber decreases and in a second direction, in which the volume of the second chamber decreases while the volume of the first chamber increases;

- um membro de sincronização hidráulica que conecta a referida primeira câmara do referido primeiro cilindro de atuação e a referida segunda câmara, o referido segundo cilindro de atuação.- a hydraulic synchronization member that connects said first chamber of said first actuation cylinder and said second chamber, said second actuation cylinder.

[020] A invenção também se refere a uma máquina hidráulica do tipo turbina, bomba ou bomba-turbina, que compreende um canal e um anel de vedação capazes de se mover entre uma posição de abertura e uma posição de fechamento de pelo menos um canal que fornece água ao referido canal e:[020] The invention also relates to a hydraulic machine of the type turbine, pump or pump-turbine, which comprises a channel and a sealing ring capable of moving between an opening position and a closing position of at least one channel that supplies water to that channel and:

- uma pluralidade de cilindros de atuação de acordo com a invenção, cada haste de atuação sendo conectada ao referido anel de vedação para movê-lo entre a referida posição de abertura e a referida posição de fechamento;- a plurality of actuation cylinders according to the invention, each actuation rod being connected to said sealing ring to move it between said opening position and said closing position;

- ou um sistema de acordo com a invenção para controlar o movimento do referido anel de vedação.- or a system according to the invention for controlling the movement of said seal ring.

[021] A invenção também se refere a um método de operação de[021] The invention also relates to a method of operating

Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 13/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 13/27

5/11 um cilindro de atuação de acordo com a invenção, em que um fluido com uma pressão predeterminada (P) é alimentado à referida primeira câmara através do referido primeiro duto para mover o referido pistão na referida segunda direção e o mesmo fluido com a referida mesma pressão predeterminada (P) é alimentada à referida segunda câmara através do referido segundo duto para mover o referido pistão na referida primeira direção.5/11 an actuation cylinder according to the invention, in which a fluid with a predetermined pressure (P) is fed to said first chamber through said first duct to move said piston in said second direction and the same fluid with the said same predetermined pressure (P) is fed to said second chamber through said second duct to move said piston in said first direction.

Breve Descrição das Figuras [022] A Figura 1A mostra um cilindro de acordo com a invenção.Brief Description of the Figures [022] Figure 1A shows a cylinder according to the invention.

[023] A Figura 1B é uma seção transversal de um elemento adicional implementado em um cilindro de acordo com a invenção.[023] Figure 1B is a cross section of an additional element implemented in a cylinder according to the invention.

[024] A Figura 1C mostra um cilindro de acordo com o estado da técnica.[024] Figure 1C shows a cylinder according to the state of the art.

[025] A Figura 2 mostra uma vista do anel de vedação e de seus cilindros.[025] Figure 2 shows a view of the seal ring and its cylinders.

[026] A Figura 3 mostra um grupo de 2 cilindros conectados como membros de sincronização.[026] Figure 3 shows a group of 2 cylinders connected as synchronization members.

[027] A Figura 4 mostra uma vista esquemática de um anel de vedação e de 3 grupos de cilindros, cada grupo compreendendo um cilindro de acordo com a invenção.[027] Figure 4 shows a schematic view of a seal ring and 3 groups of cylinders, each group comprising a cylinder according to the invention.

[028] A Figura 5 é uma seção transversal de uma máquina hidráulica à qual a invenção pode ser aplicada.[028] Figure 5 is a cross section of a hydraulic machine to which the invention can be applied.

Descrição Detalhada da Invenção [029] Um cilindro (10) de acordo com a invenção é ilustrado na Figura 1A.Detailed Description of the Invention [029] A cylinder (10) according to the invention is illustrated in Figure 1A.

[030] Este compreende um corpo (18) que forma uma primeira câmara (22) e uma segunda câmara (24), que são projetadas para receber e evacuar um fluido de atuação, como óleo, através de um duto (26, 28). As referidas câmaras são separadas uma da outra por um pistão (20). O pistão[030] This comprises a body (18) that forms a first chamber (22) and a second chamber (24), which are designed to receive and evacuate an actuating fluid, such as oil, through a duct (26, 28) . Said chambers are separated from each other by a piston (20). The piston

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6/11 está conectado a uma haste de atuação (14), a qual deve ser conectada a um anel de vedação para acioná-lo entre sua posição aberta e fechada. A primeira câmara (22) está situada no lado da haste em relação ao pistão (20), a segunda câmara (24) está situada no lado oposto à haste em relação ao pistão (20).6/11 is connected to an actuation rod (14), which must be connected to a sealing ring to activate it between its open and closed position. The first chamber (22) is located on the side of the rod in relation to the piston (20), the second chamber (24) is located on the side opposite to the rod in relation to the piston (20).

[031] Os dutos (26, 28) são para conectar cada câmara a um circuito hidráulico compreendendo meios de pressurização de fluido, por exemplo pelo menos uma bomba, e a uma fonte de fluido de atuação. Uma unidade de controle controla a atuação do circuito hidráulico, incluindo os meios de pressurização de fluido. A referida unidade de controle pode, por exemplo, compreender um processador ou um microprocessador, ou um circuito elétrico ou eletrônico capaz de implementar ou ser programado para atuar o circuito hidráulico.[031] The ducts (26, 28) are for connecting each chamber to a hydraulic circuit comprising means of pressurizing fluid, for example at least one pump, and to a source of actuating fluid. A control unit controls the performance of the hydraulic circuit, including the media for pressurizing the fluid. Said control unit can, for example, comprise a processor or a microprocessor, or an electrical or electronic circuit capable of implementing or being programmed to actuate the hydraulic circuit.

[032] O referido pistão (20) é capaz de se mover no corpo em uma primeira direção (I) na qual o volume da segunda câmara (24) aumenta enquanto o volume da primeira câmara (22) diminui e depois em uma segunda direção (II) na qual o volume da primeira câmara (22) aumenta enquanto o volume da segunda câmara (24) diminui.[032] Said piston (20) is able to move in the body in a first direction (I) in which the volume of the second chamber (24) increases while the volume of the first chamber (22) decreases and then in a second direction (II) in which the volume of the first chamber (22) increases while the volume of the second chamber (24) decreases.

[033] O pistão (20) tem duas áreas (20a e 20b), cada uma perpendicular às direções (I) e (II) que são designadas área de pistão inferior e área de pistão superior e localizadas respectivamente no lado da haste de atuação (14) e no lado oposto. Um cilindro (10) pode ser usado em qualquer posição e as designações inferior e superior não devem ser interpretadas como características limitantes da invenção.[033] The piston (20) has two areas (20a and 20b), each perpendicular to directions (I) and (II) which are called the lower piston area and the upper piston area and located respectively on the side of the actuation rod (14) and on the opposite side. A cylinder (10) can be used in any position and the designations lower and upper should not be interpreted as limiting characteristics of the invention.

[034] A área superior do pistão (20b) é exposta à pressão P para mover o pistão (20) na referida primeira direção (I) (quando conectado a um anel de vedação, o referido movimento na referida primeira direção (I) é para fechar o anel de vedação).[034] The upper piston area (20b) is exposed to pressure P to move the piston (20) in said first direction (I) (when connected to a seal ring, said movement in said first direction (I) is to close the seal ring).

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7/11 [035] A área inferior do pistão (20a) é exposta à pressão para mover o pistão (20) na referida segunda direção (II) (quando conectado a um anel de vedação, o referido movimento na referida segunda direção (II) é para abrir o anel de vedação).7/11 [035] The lower piston area (20a) is exposed to pressure to move the piston (20) in said second direction (II) (when connected to a seal ring, said movement in said second direction (II ) is to open the seal ring).

[036] A segunda câmara (24) compreende um elemento adicional (30), por exemplo uma haste, conectada à referida área superior (20b). O referido elemento adicional (30) não está mecanicamente conectado a nenhum mecanismo de atuação. Ele se move junto com o pistão (20).[036] The second chamber (24) comprises an additional element (30), for example a rod, connected to said upper area (20b). Said additional element (30) is not mechanically connected to any actuation mechanism. It moves with the piston (20).

[037] Este elemento adicional (30) reduz a superfície S da área (20b) do pistão exposta à pressão (P): em particular, a área (20b) superior do pistão tem uma superfície inferior à superfície da área (20a) do pistão inferior; a força correspondente (F) aplicada à referida área superior do pistão (20b) na direção (I) também é reduzida (devido à relação P = F/ S) em comparação com um cilindro - como na Figura 1B - na qual nenhum elemento adicional (30) é implementado. Por exemplo, se o referido elemento (30) for uma haste, o valor do esforço é ajustado pelo diâmetro da referida haste.[037] This additional element (30) reduces the surface S of the piston area (20b) exposed to pressure (P): in particular, the upper area (20b) of the piston has a lower surface than the surface of the area (20a) of the lower piston; the corresponding force (F) applied to said upper piston area (20b) in direction (I) is also reduced (due to the P = F / S ratio) compared to a cylinder - as in Figure 1B - in which no additional elements (30) is implemented. For example, if said element (30) is a stem, the stress value is adjusted by the diameter of said stem.

[038] Como resultado, uma mesma pressão (P) pode ser aplicada à câmara superior (24) quando o pistão (20) é movido no corpo na primeira direção (I) e a câmara inferior (22) quando o pistão (20) é movido no corpo na segunda direção (II): a mesma pressão resultam em diferentes forças ou esforços aplicados à área superior do pistão (20b) e à área inferior do pistão (20a).[038] As a result, the same pressure (P) can be applied to the upper chamber (24) when the piston (20) is moved in the body in the first direction (I) and the lower chamber (22) when the piston (20) it is moved in the body in the second direction (II): the same pressure results in different forces or efforts applied to the upper piston area (20b) and the lower piston area (20a).

[039] Um mesmo circuito hidráulico (50) (Figura 1A) pode, portanto, ser implementado para alimentar ambas as câmaras com o mesmo fluido na mesma pressão (P), obtendo economias consideráveis em bombas, tanques, válvulas ... etc. Através de uma válvula (51), o mesmo circuito hidráulico (50) é conectado ao duto (28) (alimentando assim a câmara superior (24) com um fluido na pressão (P)) ou ao duto (26) (alimentando assim a[039] The same hydraulic circuit (50) (Figure 1A) can therefore be implemented to supply both chambers with the same fluid at the same pressure (P), obtaining considerable savings in pumps, tanks, valves ... etc. Through a valve (51), the same hydraulic circuit (50) is connected to the duct (28) (thus supplying the upper chamber (24) with a fluid under pressure (P)) or to the duct (26) (thus supplying the

Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 16/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 16/27

8/11 câmara inferior (22) com o mesmo fluido na mesma pressão (P)).8/11 lower chamber (22) with the same fluid at the same pressure (P)).

[040] Isso também reduz a quantidade de fluido de atuação usada para controlar um movimento do pistão (20), o que significa que o circuito hidráulico conectado ao duto (28) é simplificado.[040] This also reduces the amount of actuation fluid used to control movement of the piston (20), which means that the hydraulic circuit connected to the duct (28) is simplified.

[041] A altura h do elemento adicional (30) é ligeiramente superior à altura do anel de vedação ou ao curso da haste.[041] The height h of the additional element (30) is slightly higher than the height of the seal ring or the stem travel.

[042] O elemento (30) se estende além da porção de topo (21) do corpo (18); quando está na posição mais baixa do cilindro, também pode se estender além do topo (21) ou ser nivelado com ele. Uma abertura na referida porção superior é feita de modo que o elemento (30) possa se mover para cima e para baixo em conjunto com o pistão (20). A referida abertura é estanque (por exemplo, com uma junta (23)), de modo que o elemento (30) possa se mover para cima e para baixo sem perda de fluido.[042] The element (30) extends beyond the top portion (21) of the body (18); when in the lowest position of the cylinder, it can also extend beyond the top (21) or be flush with it. An opening in said upper portion is made so that the element (30) can move up and down together with the piston (20). Said opening is watertight (for example, with a gasket (23)), so that the element (30) can move up and down without loss of fluid.

[043] De preferência, o elemento adicional (30) tem uma seção transversal circular em um plano perpendicular a qualquer uma das direções (I) ou (II). Mas outras formas da referida seção transversal também podem ser implementadas. É, por exemplo, uma haste cilíndrica, de preferência oca, que resulta em menos peso. A Figura 1B mostra uma seção transversal, em um plano perpendicular a qualquer uma das direções (I) ou (II), de tal haste vazia, referência (31) designando sua parede que delimita um espaço interno oco (33).[043] Preferably, the additional element (30) has a circular cross section in a plane perpendicular to either of the directions (I) or (II). But other forms of the said cross section can also be implemented. It is, for example, a cylindrical rod, preferably hollow, which results in less weight. Figure 1B shows a cross section, in a plane perpendicular to any of the directions (I) or (II), of such an empty stem, reference (31) designating its wall that delimits a hollow internal space (33).

[044] A largura (d) da referida seção transversal (que é um diâmetro no caso de uma seção circular) é calculada dependendo da força (F) que deve ser aplicada ao atuar o pistão (20) na direção (I).[044] The width (d) of said cross section (which is a diameter in the case of a circular section) is calculated depending on the force (F) that must be applied when acting the piston (20) in the direction (I).

[045] O fechamento de um anel de vedação conectado à haste de atuação (14) é facilitado pelo peso do próprio anel, mas uma força deve ser aplicada à área (20b) para controlar o movimento da haste (14), em particular para que não fique entortada. Como explicado acima, usando um cilindro (10)[045] The closing of a seal ring connected to the actuation rod (14) is facilitated by the weight of the ring itself, but a force must be applied to the area (20b) to control the movement of the rod (14), in particular to that is not bent. As explained above, using a cylinder (10)

Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 17/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 17/27

9/11 de acordo com a invenção, isso pode ser alcançado com a mesma pressão que ao abrir o anel de vedação.9/11 according to the invention, this can be achieved with the same pressure as when opening the seal ring.

[046] Um cilindro (10') de acordo com o estado da técnica é ilustrado na Figura 1C. Ele possui os mesmos números de referência que a Figura 1A, fornecida com um ' A área (20b') não possui elemento adicional (30) na segunda câmara (24') e a superfície da área (20b') é maior que a superfície da área (20a'). Assim, para uma mesma pressão (P) aplicada à área (20b') e à área (20b) (Figura 1A), a força que deve ser aplicada ao mover o pistão (20') na primeira direção (I) é mais importante que a força aplicada ao pistão (20) da Figura 1A quando está se movendo na mesma primeira direção. Isso mostra que diferentes pressões (P'1), (P'2), exigindo diferentes sistemas hidráulicos (50'i), (50'2) (ver Figura 1C) devem ser usadas em ambas as direções ao implementar um cilindro de acordo com o estado da técnica.[046] A cylinder (10 ') according to the state of the art is illustrated in Figure 1C. It has the same reference numbers as Figure 1A, provided with an 'Area (20b') has no additional element (30) in the second chamber (24 ') and the surface of the area (20b') is larger than the surface of the area (20 to '). Thus, for the same pressure (P) applied to the area (20b ') and area (20b) (Figure 1A), the force that must be applied when moving the piston (20') in the first direction (I) is more important than the force applied to the piston (20) of Figure 1A when it is moving in the same first direction. This shows that different pressures (P'1), (P'2), requiring different hydraulic systems (50'i), (50'2) (see Figure 1C) must be used in both directions when implementing a cylinder accordingly with the state of the art.

[047] A Figura 2 ilustra como vários cilindros (10a), (10b), ... de acordo com a invenção podem ser conectados (através de suas hastes de atuação não mostradas na Figura) a um anel de vedação (40), em uma pluralidade de locais em torno de seu perímetro. Um anel de vedação (40) tem um diâmetro que está, por exemplo, entre 2 m e 15 m. É, por exemplo, feito de aço. A Figura 5 mostra como cada cilindro (10) pode ser conectado a um anel de vedação (40), bem como a outras partes de uma máquina hidráulica.[047] Figure 2 illustrates how several cylinders (10a), (10b), ... according to the invention can be connected (through their actuation rods not shown in the Figure) to a sealing ring (40), in a plurality of locations around its perimeter. A sealing ring (40) has a diameter that is, for example, between 2 m and 15 m. It is, for example, made of steel. Figure 5 shows how each cylinder (10) can be connected to a seal ring (40), as well as to other parts of a hydraulic machine.

[048] De acordo com US 2013/0098237, um sistema para controlar a atuação de um anel de vedação pode compreender vários grupos de cilindros, cada grupo compreendendo pelo menos 2 cilindros, os cilindros de um mesmo grupo sendo conectados por pelo menos um membro de sincronização.[048] According to US 2013/0098237, a system for controlling the performance of a seal ring may comprise several groups of cylinders, each group comprising at least 2 cylinders, the cylinders of the same group being connected by at least one member synchronization.

[049] Um cilindro de acordo com a invenção pode ser utilizado nesse grupo de cilindros. A Figura 3 mostra um grupo de 2 cilindros (10), (10'), dos quais o cilindro (10) é um cilindro de acordo com a invenção, o cilindro (10')[049] A cylinder according to the invention can be used in that group of cylinders. Figure 3 shows a group of 2 cylinders (10), (10 '), of which the cylinder (10) is a cylinder according to the invention, the cylinder (10')

Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 18/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 18/27

10/11 tendo uma estrutura de acordo com a Figura 1C. A primeira câmara (22) do cilindro (10) é conectada por um duto (32) à segunda câmara (24') do pistão (20') do cilindro (10'). De preferência, a área (20a) do pistão (20) do cilindro (10) é aproximadamente igual à área (20b') do pistão (20') do cilindro (10'). A referência (40) designa o anel ao qual as hastes de atuação (14), (14') estão conectadas.10/11 having a structure according to Figure 1C. The first chamber (22) of the cylinder (10) is connected by a duct (32) to the second chamber (24 ') of the piston (20') of the cylinder (10 '). Preferably, the area (20a) of the piston (20) of the cylinder (10) is approximately equal to the area (20b ') of the piston (20') of the cylinder (10 '). The reference (40) designates the ring to which the actuation rods (14), (14 ') are connected.

[050] O elemento (30) reduz a força necessária para controlar o movimento dos dois cilindros (10), (10'), os pistões (20), (20') se movendo na mesma direção ao mesmo tempo.[050] The element (30) reduces the force necessary to control the movement of the two cylinders (10), (10 '), the pistons (20), (20') moving in the same direction at the same time.

[051] Como ilustrado nas Figuras 4, 3, esses grupos (10), (10'), (11) , (11'), (12), (12') de cilindros estão localizados no perímetro (C) de um anel de vedação (40), dois locais consecutivos correspondentes a cilindros pertencentes a grupos diferentes, dois cilindros do mesmo grupo sendo disposto diametralmente oposto no perímetro do anel. Os cilindros (10), (11), (12) são cilindros de acordo com a invenção (Figura 1A), cada um incluindo um elemento adicional (30) em sua segunda câmara, os cilindros (10'), (11'), (12') são cilindros de acordo com a Figura 1C, sem um elemento adicional.[051] As illustrated in Figures 4, 3, these groups (10), (10 '), (11), (11'), (12), (12 ') of cylinders are located on the perimeter (C) of a sealing ring (40), two consecutive locations corresponding to cylinders belonging to different groups, two cylinders of the same group being arranged diametrically opposite in the perimeter of the ring. The cylinders (10), (11), (12) are cylinders according to the invention (Figure 1A), each including an additional element (30) in its second chamber, the cylinders (10 '), (11') , (12 ') are cylinders according to Figure 1C, without an additional element.

[052] Exemplos de circuitos hidráulicos para controlar os diferentes grupos de cilindros são dados no US 2013/0098237.[052] Examples of hydraulic circuits to control the different groups of cylinders are given in US 2013/0098237.

[053] Em uma variante, conforme explicado no US 2013/0098237, os cilindros (10), (10') de um mesmo grupo têm aproximadamente as mesmas dimensões.[053] In a variant, as explained in US 2013/0098237, the cylinders (10), (10 ') of the same group have approximately the same dimensions.

[054] Como mostrado na Figura 5, uma máquina hidráulica (100), que pode ser do tipo turbina, bomba ou bomba de roda de pás, implementando a invenção compreende uma roda de pás (52), o anel de vedação (40) e vários cilindros de atuação (10) (dos quais apenas um é visível na Figura 5) de acordo com a invenção. O anel de vedação (40) é móvel ao longo de uma direção Y, entre uma posição aberta e uma posição fechada (que é ilustrada na Figura 5)[054] As shown in Figure 5, a hydraulic machine (100), which can be of the turbine, pump or paddle wheel pump type, implementing the invention comprises a paddle wheel (52), the sealing ring (40) and several actuating cylinders (10) (of which only one is visible in Figure 5) according to the invention. The sealing ring (40) is movable along a Y direction, between an open position and a closed position (which is illustrated in Figure 5)

Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 19/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 19/27

11/11 de um canal de abastecimento de água (58) da roda de pás. O anel de vedação (40) é instalado entre as palhetas guia fixas (42) e as portas móveis postigo (41) usadas para orientar o fluxo de água em direção à roda de pás.11/11 of a water supply channel (58) of the paddle wheel. The sealing ring (40) is installed between the fixed guide vanes (42) and the movable wicket doors (41) used to guide the water flow towards the paddle wheel.

Claims (9)

ReivindicaçõesClaims 1. CILINDRO DE ATUAÇÃO (10) para controlar o movimento de um anel de vedação (40) de uma máquina hidráulica, o referido cilindro de atuação (10) caracterizado por compreender um corpo (18) formando uma primeira câmara (22) provida de um primeiro duto (26) e uma segunda câmara (24) provida de um segundo duto (28) que é projetado para receber um fluido de atuação através do referido primeiro duto (26) e do referido segundo duto (28), as referidas câmaras sendo separadas uma da outra por um pistão (20) conectado a uma haste de atuação (14) e capaz de se mover no referido corpo em uma primeira direção, na qual o volume da segunda câmara aumenta enquanto o volume da primeira câmara diminui e em uma segunda direção, na qual o volume da segunda câmara diminui enquanto o volume da primeira câmara aumenta, sendo o referido pistão provido de uma haste (30) conectada na referida segunda câmara a uma área (20b) do pistão voltada para a referida segunda câmara, tendo a referida área (20b) uma superfície inferior a uma área (20a) do pistão voltada para a primeira câmara.1. ACTING CYLINDER (10) to control the movement of a sealing ring (40) of a hydraulic machine, said actuation cylinder (10) characterized by comprising a body (18) forming a first chamber (22) provided with a first duct (26) and a second chamber (24) provided with a second duct (28) which is designed to receive an actuating fluid through said first duct (26) and said second duct (28), said chambers being separated from each other by a piston (20) connected to an actuation rod (14) and capable of moving in said body in a first direction, in which the volume of the second chamber increases while the volume of the first chamber decreases and in a second direction, in which the volume of the second chamber decreases while the volume of the first chamber increases, said piston having a rod (30) connected in said second chamber to an area (20b) of the piston facing said second chamber , by having said area (20b) a surface less than an area (20a) of the piston facing the first chamber. 2/3 referida primeira câmara (22) através do referido primeiro duto (26) e referida segunda câmara (24) através do referido segundo duto (28) com um fluido à mesma pressão (P).2/3 said first chamber (22) through said first duct (26) and said second chamber (24) through said second duct (28) with a fluid at the same pressure (P). 2. CILINDRO DE ATUAÇÃO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo referido elemento adicional (30) compreender um cilindro.ACTING CYLINDER (10) according to claim 1, characterized in that said additional element (30) comprises a cylinder. 3/33/3 - uma pluralidade de cilindros de atuação, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, cada haste de atuação (14) sendo conectada ao referido anel de vedação para movê-lo entre a referida posição de abertura e a referida posição de fechamento;- a plurality of actuation cylinders, as defined in any of claims 1 to 4, each actuation rod (14) being connected to said sealing ring to move it between said opening position and said closing position; - ou um sistema, conforme definido na reivindicação 7, para controlar o movimento do referido anel de vedação (40).- or a system, as defined in claim 7, for controlling the movement of said seal ring (40). 3. CILINDRO DE ATUAÇÃO (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo referido cilindro ser oco.ACTING CYLINDER (10), according to claim 2, characterized in that said cylinder is hollow. 4. CILINDRO DE ATUAÇÃO (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela referida haste (30) estenderse acima do topo (21) do referido corpo (18) através de uma abertura estanque.ACTING CYLINDER (10) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said rod (30) extends above the top (21) of said body (18) through a watertight opening. 5. SISTEMA HIDRÁULICO para controlar o movimento de um anel de vedação (40) de uma máquina hidráulica, caracterizado por compreender um cilindro de atuação (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, e um mesmo circuito hidráulico (50) para alimentar a 5. HYDRAULIC SYSTEM for controlling the movement of a sealing ring (40) of a hydraulic machine, characterized by comprising an actuation cylinder (10), as defined in any one of claims 1 to 4, and the same hydraulic circuit (50 ) to feed the Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 21/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 21/27 6. SISTEMA para controlar o movimento de um anel de vedação (40), caracterizado por compreender uma pluralidade de cilindros de atuação (10a, 10b), cada um conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.6. SYSTEM for controlling the movement of a sealing ring (40), characterized in that it comprises a plurality of actuation cylinders (10a, 10b), each as defined in any one of claims 1 to 4. 7. SISTEMA para controlar o movimento de um anel de vedação (40), caracterizado por compreender uma pluralidade de grupos de cilindros de atuação, cada grupo compreendendo pelo menos:7. SYSTEM for controlling the movement of a sealing ring (40), characterized by comprising a plurality of groups of actuation cylinders, each group comprising at least: - um primeiro cilindro de atuação (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4;- a first actuating cylinder (10), as defined in any one of claims 1 to 4; - um segundo cilindro de atuação (10') compreendendo um corpo que forma uma primeira câmara (22') e uma segunda câmara (24') que são projetados para receber um fluido de atuação, sendo as referidas câmaras separadas uma da outra por um pistão (20') conectado a uma haste de atuação (14') e capaz de mover o referido corpo em uma primeira direção, na qual o volume da segunda câmara aumenta enquanto o volume da primeira câmara diminui e em uma segunda direção, na qual o volume da segunda câmara diminui enquanto o volume da primeira câmara aumenta;- a second actuation cylinder (10 ') comprising a body that forms a first chamber (22') and a second chamber (24 ') that are designed to receive an actuation fluid, said chambers being separated from each other by a piston (20 ') connected to an actuation rod (14') and capable of moving said body in a first direction, in which the volume of the second chamber increases while the volume of the first chamber decreases and in a second direction, in which the volume of the second chamber decreases while the volume of the first chamber increases; - um membro de sincronização hidráulica que conecta a referida primeira câmara (22) do referido primeiro cilindro de atuação (10) e a referida segunda câmara (24') do referido segundo cilindro de atuação (10').- a hydraulic synchronization member that connects said first chamber (22) of said first actuation cylinder (10) and said second chamber (24 ') of said second actuation cylinder (10'). 8. MÁQUINA HIDRÁULICA DO TIPO TURBINA, BOMBA OU BOMBA-TURBINA, caracterizada por compreender um corredor (52) e um anel de vedação (40) capaz de se mover entre uma posição de abertura e uma posição de fechamento de pelo menos um canal (58) que fornece referido corredor com água e:8. HYDRAULIC MACHINE OF THE TYPE TURBINE, PUMP OR PUMP-TURBINE, characterized by comprising a corridor (52) and a sealing ring (40) capable of moving between an opening position and a closing position of at least one channel ( 58) that supplies that corridor with water and: Petição 870190098209, de 01/10/2019, pág. 22/27Petition 870190098209, of 10/01/2019, p. 22/27 9. MÉTODO PARA OPERAR UM CILINDRO DE ATUAÇÃO (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por um fluido com uma pressão predeterminada (P) ser alimentado à referida primeira câmara (22) através do referido primeiro duto (26) para mover o referido pistão na referida segunda direção (II) e o mesmo fluido com a mesma pressão predeterminada (P) é alimentado à referida segunda câmara (26) através do referido segundo duto (28) para mover o referido pistão na referida primeira direção (I).9. METHOD FOR OPERATING AN ACTUATING CYLINDER (10), as defined in any one of claims 1 to 3, characterized in that a fluid with a predetermined pressure (P) is fed to said first chamber (22) through said first duct ( 26) to move said piston in said second direction (II) and the same fluid with the same predetermined pressure (P) is fed to said second chamber (26) through said second duct (28) to move said piston in said first direction (I).
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